La storia della penicillina e degli antibiotici

Dal greco "anti, che significa" contro "e bios, che significa" vita ", un antibiotico è una sostanza chimica prodotta da un organismo che è distruttiva per un altro. La parola antibiotico deriva da" antibiosi ", un termine coniato nel 1889 da un allievo del nome Paul Vuillemin di Louis Pasteur a cui lo ha usato per definire un processo attraverso il quale la vita potrebbe essere utilizzata per distruggere la vita. Gli antibiotici sono sostanze naturali che vengono rilasciate da batteri e funghi nel loro ambiente, come mezzo per inibire altri organismi. può pensarlo come una guerra chimica su scala microscopica.

Sir Alexander Fleming

La penicillina è uno dei primi antibiotici scoperti e utilizzati più di frequente. Mentre Sir Alexander Fleming è accreditato della sua scoperta, fu lo studente di medicina francese Ernest Duchesne che per primo prese nota dei batteri nel 1896. Le osservazioni più famose di Fleming non furono fatte fino a più di due decenni dopo.

Fleming, un batteriologo esperto, stava lavorando all'ospedale St. Mary's di Londra quando nel 1928 osservò una coltura di piastre di stafilococco contaminata da uno stampo blu-verde. A un esame più attento, ha notato che le colonie di batteri adiacenti allo stampo venivano dissolte.

Curioso, Fleming decise di far crescere lo stampo in pura cultura, da cui fu in grado di vedere quelle colonie del batterio Staphylococcus aureus venivano distrutti dallo stampo Penicillium notatum, dimostrando, almeno in linea di principio, l'esistenza di un agente antibatterico. Fleming chiamò la sostanza penicillina e pubblicò le sue scoperte nel 1929, rilevando che un giorno la sua scoperta avrebbe potuto avere un valore terapeutico se potesse essere prodotta in quantità, tuttavia ci sarebbero voluti anni prima che le scoperte di Fleming fossero messe in pratica, ampiamente utilizzate.

La ricerca britannica continua

Nel 1930, il Dr. Cecil George Paine, patologo della Royal Infirmary di Sheffield, iniziò a sperimentare la penicillina per il trattamento di pazienti neonati affetti da infezioni neonatali (e in seguito con adulti affetti da infezioni agli occhi). Dopo un inizio infausto, guarì con successo il suo primo paziente il 25 novembre 1930, tuttavia con solo un lieve tasso di successo, gli sforzi del dottor Paine con la penicillina furono limitati a una manciata di pazienti.

Nel 1939, guidato dallo scienziato australiano Howard Florey, il lavoro di un team di ricercatori sulla penicillina presso la Sir William Dunn School of Pathology dell'Università di Oxford comprendeva Ernst Boris Chain, Edward Abraham, Arthur Duncan Gardner, Norman Heatley, Margaret Jennings, J. Orr- Ewing, e G. Sanders stava iniziando a mostrare grandi promesse. Entro l'anno successivo, il team è stato in grado di dimostrare la capacità della penicillina di uccidere i batteri infettivi nei topi. Nel 1940, avrebbero escogitato un metodo per la produzione di massa di penicillina, ma sfortunatamente la produzione non riuscì a soddisfare le aspettative.

Nel 1941, il team iniziò una sperimentazione clinica con il loro primo paziente umano, un poliziotto di nome Albert Alexander che soffriva di una grave infezione facciale. Inizialmente, le condizioni di Alexander migliorarono, ma quando le scorte di penicillina si esaurirono, cedette all'infezione. Mentre i pazienti successivi sono stati trattati con successo, la sintesi del farmaco in quantità sufficiente è rimasta un ostacolo.

La ricerca chiave si sposta negli Stati Uniti

Con le crescenti richieste della seconda guerra mondiale che mettono a dura prova le risorse industriali e governative della Gran Bretagna, gli scienziati britannici non avevano i mezzi per continuare i test clinici sugli esseri umani a Oxford. Il dottor Florey e i suoi colleghi si sono rivolti agli Stati Uniti per chiedere aiuto e sono stati rapidamente indirizzati al Northern Regional Laboratory di Peoria, nell'Illinois, dove scienziati americani stavano già lavorando su metodi di fermentazione per aumentare il tasso di crescita delle colture fungine. Il 9 luglio 1941, il dott. Florey e il dott. Norman Heatley arrivarono negli Stati Uniti portando un pacchetto vitale contenente una piccola quantità di penicillina per iniziare i lavori.

Pompando aria in vasche profonde contenenti liquore ripido di mais (un sottoprodotto analcolico del processo di macinazione ad umido) combinato con altri ingredienti chiave, i ricercatori sono stati in grado di indurre una crescita di penicillina più rapida rispetto a qualsiasi metodo precedente. Ironia della sorte, dopo una ricerca in tutto il mondo, è stato un ceppo modificato di penicillina che proveniva da un melone ammuffito in un mercato Peoria prodotto la più grande quantità di penicillina quando coltivata in condizioni di vasca profonda sommersa.

Entro il 26 novembre 1941, Andrew J. Moyer, esperto di Peoria Lab nella nutrizione delle muffe, era riuscito, con l'assistenza del dottor Heatley, a un aumento di dieci volte della resa della penicillina. Dopo che furono condotti studi clinici nel 1943, la penicillina si dimostrò essere l'agente antibatterico più efficace fino ad oggi.

Produzione di massa e eredità della penicillina

Nel frattempo, la ricerca simultanea condotta da Pfizer Labs a Brooklyn, New York, guidata da Jasper H. Kane, ha portato a un metodo di fermentazione più pratico per la produzione di massa di penicillina di qualità farmaceutica. Prima che le forze alleate colpissero le spiagge il D-Day del 6 giugno 1944, c'era una grande scorta di droga per curare le numerose vittime. Un altro vantaggio della produzione di massa è stata la riduzione dei costi. I prezzi della penicillina sono scesi da un tasso proibitivo nel 1940 a $ 20 per dose nel luglio 1943 a $ 0,55 per dose entro il 1946.

Il premio Nobel per la fisiologia o la medicina del 1945 fu assegnato congiuntamente a Sir Alexander Fleming, Ernst Boris Chain e Sir Howard Walter Florey "per la scoperta della penicillina e del suo effetto curativo in varie malattie infettive". Il dottor Andrew J. Moyer del Peoria Lab è stato inserito nella Inventors Hall of Fame e sia i laboratori britannici che quelli Peoria sono stati designati come punti di riferimento chimici storici internazionali. Il 25 maggio 1948, al Dr. Moyer fu concesso un brevetto per un metodo di produzione in serie di penicillina.

Una cronologia degli antibiotici

• Storia antica-Le antiche tribù egiziane, cinesi e indigene dell'America centrale usavano tutte varie forme di muffa per curare le ferite infette.
• Fine del 1800-La ricerca di antibiotici inizia alla fine del 1800 con la crescente accettazione della teoria dei germi della malattia che collegava batteri e altri microbi alla causa di una varietà di disturbi.
• 1871-Il chirurgo Joseph Lister inizia la ricerca di un fenomeno che indica che l'urina contaminata dalla muffa ha inibito la crescita dei batteri.
• 1890-I medici tedeschi Rudolf Emmerich e Oscar Low sono i primi a fare un farmaco efficace dai microbi. Mentre il loro farmaco, noto come piocianasi, è stato il primo antibiotico ad essere utilizzato negli ospedali, non ha avuto un tasso di guarigione efficace.
• 1928-Sir Alexander Fleming osserva che le colonie del batterio Staphylococcus aureus potrebbe essere distrutto dallo stampo Penicillium notatum, dimostrando il principio degli antibiotici.
• 1935-Prontosil, il primo farmaco sulfino, viene scoperto nel 1935 dal chimico tedesco Gerhard Domagk.
• 1942-Howard Florey ed Ernst Chain inventano un processo di produzione praticabile per la penicillina G Procaine, che ora può essere venduto come farmaco.
• 1943-Usando i microbi estratti dai batteri del suolo, il microbiologo americano Selman Waksman inventa la streptomicina, la prima di una nuova classe di farmaci chiamati aminoglicosidi che potrebbero essere usati per trattare la tubercolosi e altre infezioni, tuttavia gli effetti collaterali dei farmaci nella fase iniziale spesso superano il loro valore curativo.
• 1945-Usando la cristallografia a raggi X avanzata, lo scienziato dell'Università di Oxford Dr. Dorothy Crowfoot Hodgkin definisce il layout molecolare della penicillina, confermando la sua struttura come precedentemente ipotizzata e portando a uno sviluppo potenziato di altri antibiotici e sostanze biomolecolari, compresa la vitamina B¹².
• 1947-Quattro anni dopo l'inizio della produzione di massa di penicillina, compaiono microbi resistenti, tra cui Staphylococcus aureus. Di solito innocuo nell'uomo, se lasciato fiorire senza controllo, Staphylococcus aureus produce tossine che provocano malattie tra cui polmonite o sindrome da shock tossico.
• 1955-Lloyd Conover riceve un brevetto per Tetracyclin. Diventa presto l'antibiotico ad ampio spettro più prescritto negli Stati Uniti.
• 1957-La nistatina, usata per curare molte infezioni fungine deturpanti e disabilitanti, è brevettata.
• 1981-SmithKline Beecham brevetta un antibiotico semisintetico chiamato amoxicillina o amoxicillina / clavulanato di potassio. L'antibiotico debutta nel 1998 con i nomi commerciali di Amoxicillin, Amoxil e Trimox.